日本有关绿化带防止泥沙灾害功能的研究

在泥石流泛滥区 ,合理利用绿化带可减轻或防止泥沙灾害。但仅靠绿化带不能防止所有泥石流泛滥区的泥沙灾害。日本学者水山高久、本田尚正等对泥石流发生的条件及绿化带在不同条件泥石流发生区的作用进行了深入地研究。通过对生驹山系的千冢川和野崎中川流域发生泥石流实例进行模拟数值计算 ,认为在径流源头区因崩塌而产生大量土沙、坡面较缓、缓冲带宽度足够长的情况下 ,采用绿化带可有效防止泥沙灾害。对于坡度较陡、缓冲带宽度不足、径流源头区无大量堆积土沙 ,但河床有大量沉积泥沙的河道 ,绿化带与砂防坝和固床工程相结合 ,方可有效防止泥沙灾害。     

江西抚河流域水土流失与水文情势变化

通过对抚河历史洪水位流量关系及大断面等水文情势分析,发现水文情势变化与水充失有着较的联系。水文情势变化主要表现在（1）在相同流量状况下,水拉抬高;（2）洪峰时间滞后或提前。而水土流失造成河道泥沙淤积,河床抬高,是引起水文情势变化的主要原因之一。资料分析表明李家渡水文站测流断面河床自1982年至今,最大淤积达1m以上,断面平均淤积在0.8m临川市以上的河床已抬高2－3m,最高的达4m之多。可见水土流失是导致洪水产生的重要原因之一。     

河流泥沙流量的观测

河流向下游输送泥沙的结果是引起河床上升……使海岸线后退。2008年日本学者近藤玲次等人实施了不同水深条件下的推移质和悬移质观测研究,以把握泥沙流量和洪水中的泥沙粒度随时间变化的形态。其结果:泥沙量与流量呈正相关关系。即流量增加1个等级,泥沙流量增加3~4个等级。以悬移质冲刷量占总泥沙流量的50%以上,多数为80%以上,很少接近100%。悬移质超过推移质。分散推移的量超过悬移质,有趋近迹象。     

关于河流源头沙砾堆积地泥石流流动特性的研究

世界上的许多国家都在研究泥石流的发生、发展规律,用以往的泥石流构成状况来解释泥石流的发生过程。日本学者今泉文寿先生将上游河床存在数米厚沙砾堆积物的易发泥石流山谷作为研究对象,研究河流源头沙砾堆积地发生泥石流的流动特性。研究结果为:孔隙流体间的水面到沙砾移动层的表面时,不会发生泥石流。在河床坡度为28°-30°的陡坡泥石流在流动时,有侵蚀和堆积现象,在其河床流动中的泥石流质量浓度比即将流动的泥沙质量浓度低。对其石砾堆积的现象,在其河床流动中的泥石流泥沙质量浓度比即将流动的泥沙质量浓度高。只用VTR图像或超音波水位计的观测,只能得到关于泥石流表面的情况,但不能了解泥石流内部的结构。     

依据河床比降、河宽的侵蚀模拟

评价预测泥石流泛滥区域和沟壑坝系等防御泥石流措施效果,最有效的方法是数值模拟。2009年日本学者铃木拓郎等人具体研究了伴随坡度变化、河床束窄区域及坝系工程的泥沙堆积过程。其结论:在侵蚀与堆积初期,在坡度变化点的下游发生侵蚀与堆积。在同等的水与泥沙总供给量、流量、持续时间的条件下,侵蚀与堆积过程在短时间内,由大流量供给,在下游有泥沙侵蚀与堆积现象。在固定坡度的条件下,河道宽度变化时,首先在狭窄部位上游发生堆积后,下游发生侵蚀,并慢慢上朔,最终出现全部发生侵蚀的结果。泥石流在冲击坝体的瞬间,泥沙急剧的堆积。流量变大,堆积坡度变小,坝下游的泥沙流出相应提前,更多的泥沙向下游流出。模拟结果符合现实发展的自然规律。     

拦沙坝的优化设计

泥石流灾害给人类带来了巨大危害,拦沙坝是减轻泥石流灾害的有效办法。其效果取决于坝体的设置、坝型种类、大小等,2010年日本学者中谷加奈等人通过模拟试验得出优化设计结论:初期河床无泥沙堆积,最大沉积泥沙量小。在陡坡地设置堤坝时,最大堆积泥沙量与无堤坝时大概没有变化。在缓坡设置堤坝时,效果明显。在坝度方面,对离开目标地点上游地点设置时,明显有效。基于地形条件、土地利用情况等对设置堤坝位置和种类存在限制时,很难得出一个最优解。作为目标区域可能设置情况时间,应先进行普遍的计算,依据设定的减轻受害指标,充分讨论再决定如何设置堤坝。     

河床泥沙堆积发生泥石流时的形态

为研究泥石流发生、流动和堆积结构机理,常规采用水文模型试验。而研究泥石流发生时河床堆积泥沙的形状与时间和空间变化关系的相对甚少。2009年日本学者池田晓彦等进行了模拟自然河流的缓慢河道坡度,发生泥石流的试验,结果表明:当坡度为30°~27,°明显在前峰形成流动层,相对流动速度大。在24°~21°流动层停止时形成沙堆。在18°~12°区流动速度慢。相对于陡坡区间形成流动层是表面流或渗透流,在河床堆积的泥沙为饱和状态流动;相对于缓坡区间形成沙堆的表面流与渗透流,河床堆积泥沙是饱和状态。表面流具有越过沙堆肩胛流动的趋势。在坡度变化点等泥沙有大量堆积的现象。有关泥石流发生条件有待于深入研究。     

降低堰塞湖灾害风险的措施

因地震、暴雨、洪水等突发性灾害而诱发堰塞湖的事件,当泥沙或洪水蓄满将溢出堰塞湖,在下游流域有可能发生泥石流和洪水泛滥等灾害。2010年日本学者水野秀明等人通过采取混凝土材料不同方式覆盖堰塞湖坡面不同部位,可降低因堰塞湖溃坝所造成的泥沙灾害危险程度。其结论是:将混凝土材料多层设置在较广泛的范围,更能降低流量和泥沙质量浓度的最大值;能更多地残存泥沙。但很难降低坝前水深。在事先采取预防措施的情况下,底部固定(砌护型)要比预留缝隙型更能降低流量的最大值及泥沙质量浓度。     

神府─东胜煤田开发对乌兰木伦河河道淤积与输沙的影响

神府─东胜煤田自1987-1993年开发以来,河道露天采煤、矿区建设排弃的大量土石碴堆积于河道或岸坡,导致河床淤积严重,输沙量骤增.乌兰木伦河下游50km净淤积1310.5×10⁴m³,平均年增加187.2×10⁴m³,输沙量比采矿前增加70%,平均年增加735×10⁴t.文中对河道淤积的泥沙来源和采矿排弃物流失量进行了深入分析,并提出该流域治理的建议与对策.     

洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能研究

利用洞庭湖及周围6个水文站有关资料,研究了洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能。结果表明:东洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量81.03×108m3,南洞庭湖59.66×108m3,西洞庭湖21.30×108m3,共计调蓄水量161.99×108m3;湿地蓄水能力随水位高程而变化,但变化速率不一,低水位时随水位升高,湿地蓄水面积和蓄水量缓慢增加,到达一定高度,蓄水面积和蓄水量都迅速增大,再上升到某一高度,蓄水面积增加率急剧下降,蓄水量增加率趋向稳定;枯水期,湿地蓄水的主要服务对象为维护生物多样性和动、植物的生存用水(17.42×108m3),平水期服务主要对象为生产、生活用水(35.60×108m3),汛期的主要服务对象为调蓄洪水(108.97×108m3)。洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地蓄水服务功能有近2/3用在调蓄洪水量上。利用"等效益相关替代法"和"影子价格法"评估了洞庭湖湿地蓄水服务功能价值为31.27×108元。     

陡坡河床堆积物中的水分动态

泥石流发生的决定因素在于堆积物是否具有流动性。对于堆积物水分状况的研究,在世界范围内尚无定论。2008年日本京都大学农学研究所水谷太郎等学者在京都大学防沙观测所实验流域的足洗河谷陡坡河床堆积的泥沙内部不同深度安置显像密度计,通过观测降雨对堆积物水分状况的影响,分析泥石流发生时河床堆积物中的水分动态,研究泥石流的发生机理。其结果是在降雨影响下,堆积物的下层和上层达到饱和时,在中层明显呈不饱和现象。河床堆积物处于饱和状态,是泥石流发生的前兆。发生泥石流的临界降雨量是10 m in最大雨强20 mm。此项研究对我国研究泥石流发生机制,很有借鉴作用。     

印度尼西亚应用缝隙坝研究泥石流泥沙淤积

利用 1998年 2月印尼内拉毕火山泥石流的实测资料及在泥石流沟布设的缝隙坝的拦蓄现状 ,研究缝隙坝防治泥石流的拦蓄效果。根据同年 2月份发生泥石流的洪痕及侵蚀沟淤积断面 ,推断出泥石流的规模 ;采用STC测定出缝隙坝库区的纵、横断面 ,确定其缝隙坝的沉积效果 ;用一维河床演变计算法评估并验证缝隙坝的功能。结果证明 :径流系数随降雨频率增加而增大。在连续布设 2座缝隙坝时 ,上游坝可容纳较大规模的泥石流 ,洪峰过后 ,随退水时程 ,沉积泥沙可排出 ,起着缓冲、调节径流泥沙作用 ,下游坝将大量拦蓄泥石流。为保证下次拦蓄 ,要求人工排石、排沙 ,腾出库容。     

河北省近50年气候变化对地表径流量的影响

利用河北省境内68个气象站、105处水文站1956-2000年近50年的气象数据、地表水资源评价数据,分析了气象要素和径流量的变化规律。20世纪60年代以来,河北省年平均气温逐渐上升,90年代比60年代升高0.9℃。从年代上看,河北省年平均水面蒸发量总体上呈现下降趋势,平均每10年下降62 mm。全省多年平均降水量,随年代逐渐减少,90年代比50年代减少60 mm。全省多年平均地表径流量为120.2×108m3,从20世纪50年代至90年代呈逐渐减少的趋势,平均每10年减少19.4×108m3。地表径流量随降水量的减少而减少,随气温的升高而下降,用回归方法建立的径流量与气象要素之间的模型为对数型非线性模型。通过灵敏度分析,降水量变化对径流量的影响明显大于气温、水面蒸发量变化对径流量的影响。根据未来气候变化情景对径流量的预测,2030年全省地表径流量为114.36×108m3~138.24×108m3;2050年为106.8×108m3~137.8×108m3。     

甘肃省长江流域水土保持综合治理效益分析

[目的]揭示甘肃省长江流域调水保土效益、经济效益和生态效益,为实现水土流失区社会经济的可持续发展提供依据。[方法]运用甘肃省长江流域水土保持综合治理评价体系以及水土保持综合治理效益计算方法(GB/T15774-2008)计算分析了甘肃省长江河流域水土保持综合治理效益。[结果]甘肃省长江流域各措施累计调水2.01×1010 m3,其中坡面措施减水2.01×1010 m3,占总调水量的99.99%,累计保土3.59×108 t,其中坡面措施减蚀2.96×108 t,占总保土效益的82.45%;梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为58.08,180.02,29.69和15.20亿元,合计279.99亿元。[结论]通过水土保持措施对降雨径流的拦蓄,有效缓解了甘肃长江流域以及各类型区干旱、洪涝灾害及下游防洪压力,减轻了下游河道的泥沙淤积,同时改善了土壤肥力,增强土壤抗侵蚀能力。植被覆盖度由1980年的1.47%增长到2011年的29.83%,增长了28.36%,植被覆盖度增长幅度较大。     

内陆河下游民勤绿洲主要防风固沙植被生态需水量研究

通过大型蒸渗仪和植物径流测定系统对民勤绿洲5种主要防风固沙植物单株生态需水进行了测定,并结合G IS和野外调查,确定不同植被类型的面积、生态需水定额和生态需水量;通过天然降水与生态需水的耦合,分析了不同植被类型生态需水的时空变化规律。研究表明,5种植物年平均单株最大生态需水定额分别为:沙枣1597.4 mm、新疆杨806.77 mm、梭梭534.05 mm、柽柳426.76 mm、白刺318.83 mm;5种植被年最大生态需水总量为2.29×108m3;实际生态需水量分别为:新疆杨0.29×108m3、沙枣0.69×108m3、梭梭0.44×108m3、柽柳0.05×108m3、白刺0.02×108m3,总实际生态需水量1.49×108m3,减去0.35×108m3有效天然降水用于植被生态需水,另需1.14×108m3的生态需水,占民勤绿洲总用水量的14.92%;降水高峰期与植被生态需水的高峰期一致,主要集中于6,7,8,9四个月,分别占全年的74.1%和77.25%;有效降水对杨树、沙枣、梭梭、柽柳和白刺生态需水的贡献率分别为8.59%,10.29%,43.25%,58.4%和196%。     

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。     

利用铁丝网坝拦截滑坡体的试验研究

防治泥沙灾害,以往多采取被动式挡土墙。1971～2011年日本学者千叶干等人研究弹性挡土墙—利用铁丝网坝拦截滑坡。在实际坡面的底端设置铁丝网坝,重复数次拦截泥沙,最终铁丝网坝没有破坏。应用高频照相机摄影解读出泥沙滑动速度为11 m/s。能拦截来自高为5～100 m,坡度为30°～60°坡面上最大粒径为60 mm的泥沙。实践证明铁丝网坝具有拦截滑坡泥沙的功能。     

山区流域形成与损毁浮材堰塞湖的条件

当大规模的洪水或泥沙流出时,常携带大量浮材流出,在河道某一部位产生堆积,形成浮材堰塞湖。可引起局部冲刷与堆积,堵塞整个河道,极可能造成严重的危害。2009年日本学者清水收就浮材群引起泥沙滞留作用,浮材堰塞湖的构造、河网内的分布及其运动形态、对泥沙动态影响进行了相关的研究。其结论:决定浮材堰塞湖形成原因:第一受地形和沟谷宽的影响。第二是浮材量、长度等相关因素。两种成因各占50%。浮材堰塞湖多数是在形成与破坏的过程中交替进行。主支流沟道浮材堰塞湖,与支毛沟道相比,不易破坏与冲毁。但当出现更大洪水时,仍有毁坝的可能。即使不被冲毁,主支流沟道河床也将被浮材堰塞湖堆积的泥沙掩埋。浮材堰塞湖的生存与残留时间,即泥沙滞留时间,取决于再次大雨洪水的规模与间隔时间。     

内蒙古十大孔兑水土流失危害及治理对策

内蒙古伊克昭盟境内自南向北汇入黄河干流的 10条山洪沟 (蒙语称孔兑 ) ,流域形态相似 ,沟道比降大 ,上游有大面积砒砂岩出露 ,中游是库布齐沙漠 ,水土流失严重 ,泥沙颗粒粗 ,流量大于 15 0m3 /s时含沙量均在 10 0 0kg/m3 以上 ,暴雨洪水常造成泥流淤堵黄河 ,曾使黄河干流断流 ,危害严重。主要治理对策是 :上游丘陵沟壑区 ,开展以小流域为单元的综合治理 ,加强沟道坝系建设 ,拦蓄洪水泥沙 ;中游沙漠区 ,引洪入沙 ,既治沙又减少泥沙下泄 ;滩山结合区 ,大力开展引洪漫地 ,减少入黄泥沙。     

日本有关河流泥沙的监控

河流泥沙的运移 ,造就了河川生态景观环境 ,同时也存在下游泥沙灾害。到目前为止 ,人们还没有全面系统地掌握流沙系统的移动规律。日本学者本乡国男先生对河道流沙系统进行了研究。以日本姬河为研究对象 ,利用摄像机、航片、超声波、雷达、振动计等设备对河床实施动态监控 ;对泥沙粒径分析进行监测。通过对监测结果的资料整编分析 ,可实现河流系统监控。